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儲能系統(tǒng)集成行業(yè)研究:四大門檻高筑,爭位賽正當(dāng)時

華安證券發(fā)布時間:2023-07-18 15:05:12  作者:尹沿技

  基本面:問題初顯引關(guān)注

  問題一之安全性:儲能電站全生命周期大型安全事故頻發(fā)

  根據(jù)CNESA不完全統(tǒng)計,近十年全球儲能安全事故發(fā)生60余起。2021年全球儲能市場爆發(fā),大規(guī)模儲能項目越來越多,單個儲能項目規(guī)模越來越大,儲能安全隱患也隨之增大。截至2022年8月 ,2021 -2022 年全球共發(fā)生18起儲能項目事故。其中,有兩個關(guān)注點: 1)安全事故多發(fā)于鋰離子電池,一旦發(fā)生,通常事故等級高,損失慘重。例如2018 年 7 月 2 日,韓國一風(fēng)力發(fā)電園區(qū)內(nèi) ESS 儲能設(shè)備發(fā)生重大火災(zāi)事故,造成 706m2規(guī)模電池建筑和3500塊以上鋰電池全部燒毀。2)多事故發(fā)生在電站投運多年后,儲能全生命周期的安全問題引發(fā)重視。

  中游的儲能系統(tǒng)集成環(huán)節(jié)是安全問題“第一責(zé)任人” :中游儲能系統(tǒng)集成具備標(biāo)準(zhǔn)化機架式設(shè)備,組裝難度低。一般地,下游客戶對上游元器件的要求較高,而對集成商的品牌關(guān)注度較低,因此“低毛利、高營收”的特性吸引了眾多企業(yè)入局,內(nèi)卷激烈。而下游的所有權(quán)、使用權(quán)和收益權(quán)分化,權(quán)責(zé)不明晰,均無法對全鏈條安全問題負(fù)責(zé)。由于儲能集成系統(tǒng)是對上游元器件的耦合,成為唯一能對整個儲能系統(tǒng)產(chǎn)品的安全負(fù)責(zé)的環(huán)節(jié)。

  集成商向上游拓展難:未來集成商將向?qū)I(yè)化過渡,例如必須熟悉上游三大核心技術(shù),因此向上游環(huán)節(jié)拓展是一大路徑。而上游各環(huán)節(jié)要么技術(shù)壁壘高,要么規(guī)模效應(yīng)明顯,進入壁壘高。另外,上游競爭格局穩(wěn)定,未來將朝著市場細(xì)化演進,而各細(xì)分市場的龍頭企業(yè)已具備邊際優(yōu)勢,保護壁壘難以打破,集成商專業(yè)化道阻且長。

  問題二之經(jīng)濟性:國內(nèi)電力市場的交易模式和地區(qū)政策不完善

  國內(nèi)電力市場盈利模式尚不完善。從現(xiàn)貨市場來看,與國外相比,我國的現(xiàn)貨市場以發(fā)電側(cè)單邊交易為主,價格信號無法傳導(dǎo)到用戶側(cè)形成有效激勵引導(dǎo),商業(yè)模式未形成閉環(huán)。從中長期交易市場來看,美國電力整體市場通過競爭性拍賣進行發(fā)電資源交易;零售市場允許消費者自主選擇供電商;中國電力市場以計劃調(diào)度和雙邊協(xié)商為主,市場化程度相對較低。雖然各地出臺了一些輔助服務(wù)政策,但交易品種單一,難以覆蓋儲能投資成本。另外,各地市相關(guān)輔助服務(wù)政策不一,部分地區(qū)沒有長效政策機制,缺乏穩(wěn)定性,投資風(fēng)險較大,一定程度上制約了投資者的參與積極性。

  問題三之標(biāo)準(zhǔn)化:儲能集成系統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計參差、軟硬件不兼容

  儲能集成系統(tǒng)直接對安全負(fù)責(zé),其電池原件能量密集、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)靈活多變、電芯數(shù)量多和特性不一,并非簡單堆砌和拼湊,而是涉及系統(tǒng)控制、電氣安全、直流側(cè)管理、設(shè)備優(yōu)化匹配、電池健康及安全聯(lián)動保護管理等多領(lǐng)域知識。眾多入局儲能系統(tǒng)集成企業(yè)能力參差不齊,不少廠家缺乏集成拓?fù)湓O(shè)計經(jīng)驗和能力。另外,目前儲能行業(yè)并未出臺權(quán)威標(biāo)準(zhǔn),儲能項目仍為非標(biāo)準(zhǔn)化招標(biāo),提供的是定制化產(chǎn)品和服務(wù),儲能集成設(shè)計參差不齊、軟硬件不兼容,阻礙儲能系統(tǒng)行業(yè)的健康發(fā)展。

  產(chǎn)業(yè)鏈:周期過渡爭位賽

  技術(shù)類型:電化學(xué)儲能是當(dāng)今應(yīng)用最廣、潛力最大的儲能技術(shù)

  2022年全球已投運電力儲能規(guī)模累計237.2GW,年增長率15%;抽水蓄能是當(dāng)前最為成熟的電力儲能技術(shù),但受地理選址和建設(shè)施工的局限,未來發(fā)展空間有限。2022年抽水蓄能累計裝機規(guī)模占比首次低于80%,同比下降6.8%;截至2022年底,中國已投運電力儲能項目累計裝機規(guī)模59.8GW,占全球市場總規(guī)模的25%,年增長率38%。抽水蓄能累計裝機占比同樣首次低于80%,與2021年同期相比下降8.3%。電化學(xué)儲能是當(dāng)前應(yīng)用范圍最廣、發(fā)展?jié)摿ψ畲蟮碾娏δ芗夹g(shù),2022年累計裝機14054GWh,儲能項目占比近20%。未來隨著成本持續(xù)下降、商業(yè)化應(yīng)用日益成熟,將逐漸成為儲能新增裝機的主流。

  產(chǎn)業(yè)鏈:儲能系統(tǒng)集成環(huán)節(jié)承上啟下,屬兵家必爭之地

  作為儲能產(chǎn)業(yè)鏈的核心環(huán)節(jié),儲能系統(tǒng)集成(ESS)上承設(shè)備提供商,下接儲能系統(tǒng)業(yè)主,成為儲能廠商必爭之地。主要包括上游原材料及零部件;中游核心環(huán)節(jié)儲能系統(tǒng)集成,含電池組、儲能變流器(PCS)、電池管理系統(tǒng)(BMS)、能量管理系統(tǒng)(EMS)四大關(guān)鍵部分以及其他設(shè)備(如:電池控制柜、本地控制器、溫控系統(tǒng)與消防系統(tǒng)等),并提供給下游儲能EPC廠商完成項目安裝與運維,終端應(yīng)用場景主要在發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)和微電網(wǎng)四大領(lǐng)域。

  應(yīng)用場景:不同終端的儲能系統(tǒng)集成產(chǎn)品具有差異性

  儲能行業(yè)應(yīng)用場景主要可分為電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)和用戶側(cè)三類:其中安裝在電源側(cè)與電網(wǎng)側(cè)的儲能稱之為“表前儲能”,而用戶側(cè)的儲能則稱為“表后儲能”。1)表前儲能:又稱“大儲”,主要應(yīng)用在新能源電站、電網(wǎng)等場景,儲能功率大,屬于電力工程投資,應(yīng)用端強調(diào)安全穩(wěn)定;2)表后儲能:分為工商業(yè)和戶用,儲能功率較小。2022年,大儲在電化學(xué)儲能裝機中占比達(dá)92%,處于主導(dǎo)地位。根據(jù)下游儲能應(yīng)用場景差異化,儲能系統(tǒng)集成產(chǎn)品也具有差異性。

  中美市場:美國行業(yè)集中度較高,國內(nèi)集成商初步躋身美國市場

  根據(jù)IHS Markit,2021年美國大儲集成商CR5達(dá)55%,大儲集成商以本土廠商為主,其中Fluence占18%,居第一;國內(nèi)儲能集成商陽光電源躋身美國大儲集成商TOP10 。另外,國內(nèi)儲能系統(tǒng)集成商中,陽光電源、阿特斯、科陸電子、比亞迪均以自主品牌出貨,其中阿特斯依靠集團旗下EPC部門在美國多年的項目資源積累,美國出貨占比高。而目前,中國市場的儲能集成商參與者眾多,但集中度仍不高。

  行業(yè):四大門檻著力點

  門檻一:安全性

  起火爆炸是儲能系統(tǒng)的首要安全問題,其特點有: 1)原因多:根據(jù)失效形式,導(dǎo)致熱失控的原因可分為三類:①機械濫用,如擠壓、碰撞、針刺等;②電濫用,如過度充/放電、低溫充電、過高倍率充電等;③熱濫用,如著火、環(huán)境溫度過高等。 2)荷載大:儲能電站儲存荷載電量較多,其內(nèi)含電池數(shù)量多、模塊組數(shù)多,電站的電流電壓高、容量大,一旦發(fā)生故障,熱失控傳遞速度較快,發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng),能量大規(guī)模集中釋放,從而引發(fā)大規(guī)模的劇烈燃燒、爆炸事故。3)副作用: 火災(zāi)過程大致分為升溫、初爆、漏液和復(fù)燃階段,過程中易產(chǎn)生有毒有害氣體,造成次生傷害。 4)難度大:電池類火災(zāi)撲救難度大,無特效滅火劑。

  解決方案:通過海外儲能安全認(rèn)證的集成商具備先發(fā)優(yōu)勢

  海外市場門檻高,企業(yè)進入海外市場需要各種資質(zhì)認(rèn)證、業(yè)績案例、海外客戶的供應(yīng)商體系認(rèn)證等,所需時間周期長,且國際標(biāo)準(zhǔn)體系更加嚴(yán)格。目前行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)主要有歐標(biāo)CE認(rèn)證和美標(biāo)UL認(rèn)證,前者適用于歐盟國,后者是進入美國市場的主要認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)之一。其中,UL 9540是全球首個儲能系統(tǒng)和設(shè)備安全的標(biāo)準(zhǔn),2015年被授權(quán)為美國國家標(biāo)準(zhǔn),2016年被授權(quán)為加拿大國家標(biāo)準(zhǔn);UL 9540A則是儲能電池最具權(quán)威的熱失控防護測試之一,也已得到北美地區(qū)相關(guān)權(quán)威部門的廣泛認(rèn)可及采納。因此,已通過海外電力電氣設(shè)備的技術(shù)和生產(chǎn)制造標(biāo)準(zhǔn)的企業(yè)具備先發(fā)優(yōu)勢。

  門檻二:經(jīng)濟性

  經(jīng)濟性問題:儲能系統(tǒng)招標(biāo)價格下壓,降本路徑任重而道遠(yuǎn)。儲能系統(tǒng)中標(biāo)價格不斷下探,專業(yè)化競爭拉開序幕:以2小時磷酸鐵鋰電池儲能系統(tǒng)(不含用戶側(cè)應(yīng)用)為例,2023年6月儲能系統(tǒng)中標(biāo)均價為1082.00元/kWh,較1月下降25%。其中,華電集團2023年第一批5GWh磷酸鐵鋰電化學(xué)儲能系統(tǒng)框架采購項目競爭最激烈,共56家企業(yè)參與競逐。我們預(yù)測到2030 年,各類儲能技術(shù)的度電成本將實現(xiàn)10%以上的降幅。其中,如果2020-2030年鋰離子電池容量成本、功率成本下降 20%,2030 年其LOCE有望低于現(xiàn)階段最經(jīng)濟的抽水蓄能。

  解決方案:自建電芯廠的儲能系統(tǒng)集成商具備成本優(yōu)勢

  目前國內(nèi)儲能市場采用招標(biāo)制競爭,而儲能系統(tǒng)中電池占比最高,達(dá)60%以上。以2023年6月的中標(biāo)項目為例,電池企業(yè)和儲能系統(tǒng)集成企業(yè)同臺競爭,其中儲能系統(tǒng)企業(yè)中標(biāo)量最大,達(dá)到8GWh,占比接近60%。根據(jù)CNESA統(tǒng)計,電池企業(yè)的整體投標(biāo)報價水平略低于專業(yè)集成商,基本在1.06元/Wh以內(nèi),最低投標(biāo)報價達(dá)到1.00元/Wh,而大部分系統(tǒng)集成商的報價基本在1.1元/Wh左右。因此在招投標(biāo)市場中,自產(chǎn)電芯的儲能系統(tǒng)企業(yè)成本更低,在項目報價中呈現(xiàn)出更強的競爭力。

  門檻三:渠道和經(jīng)驗

  渠道和經(jīng)驗:表前儲能以招投標(biāo)作為銷售渠道。從下游客戶和銷售渠道來看: 1)表前儲能:采取招投標(biāo)的方式進行銷售。目前主要市場在國內(nèi),下游集中于to B面向企業(yè)。由于單個項目投資額大、投資回收期較長,一般為電網(wǎng)公司和大型發(fā)電集團等電力系統(tǒng)央企。因此具有下游渠道優(yōu)勢和客戶資源的儲能集成商將率先受益。 2)表后儲能:通過經(jīng)銷與直銷并存的方式向下游終端客戶和經(jīng)銷商進行銷售。市場目前主要在海外,集中于toC端面向大眾消費者,業(yè)務(wù)拓展更多依靠渠道和品牌推廣,儲能集成商是否具備本地化能力是重要因素。

  門檻四:資金實力

  資金實力:大規(guī)模集采訂單的斬獲能力決定集成商市場格局。2022年,中國并網(wǎng)了16.428GWh儲能項目,共計44GWh的項目完成了招投標(biāo)程序,超過120家儲能系統(tǒng)集成企業(yè)在招投標(biāo)市場展開廝殺。在26家入圍的鋰電池儲能系統(tǒng)集成商中,海博思創(chuàng)和陽光電源均以7次的入圍成績并列排名第一。入圍5次的企業(yè)包括比亞迪、智光和遠(yuǎn)景能源。斬獲集采訂單的規(guī)模已經(jīng)成為影響各系統(tǒng)集成商出貨量和市場格局的重要因素。

  企業(yè):個性布局顯優(yōu)勢

  寧德時代:從上游電芯向下游合作布局儲能集成業(yè)務(wù)

  客戶資源豐富:與Tesla、Fluence、Wärtsilä、Flexgen、Sungrow、Hyosung等全球新能源行業(yè)領(lǐng)先客戶深度開展業(yè)務(wù)合作;與國家能源集團、國家電力投資集團、中國華能、中國華電、中國廣核集團、中國長江三峽集團、中國能源建設(shè)集團等在新能源領(lǐng)域合作達(dá)成戰(zhàn)略協(xié)議。與國家電網(wǎng)合資創(chuàng)建國網(wǎng)時代(福建),聚焦儲能系統(tǒng)集成和關(guān)鍵部件研發(fā);與ATL成立合資公司,合作開展儲能集成業(yè)務(wù):跟蹤研究儲能先進技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展,推動建立儲能技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系。

  技術(shù)降本路線:公司提供從電芯部件到完整儲能電池系統(tǒng)的全系列產(chǎn)品,包括儲能專用電芯,結(jié)合智能液冷控溫技術(shù)、高成組CTP技術(shù)、無熱擴散技術(shù),推出了戶外系統(tǒng)EnerOne、針對全氣候場景的EnerC等產(chǎn)品,預(yù)計在EnerC的基礎(chǔ)上進一步推出更高集成、更高充放電效率下一代產(chǎn)品。

  比亞迪:儲能系統(tǒng)全棧自研,深度布局海外儲能市場

  全部件自研:2008年進入儲能領(lǐng)域。2021年,比亞迪儲能電池(不含基站、數(shù)據(jù)中心備電電池)全球出貨量名列中國企業(yè)第三,僅次于寧德時代和鵬輝能源。在儲能領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了電池、 PCS 、BMS和EMS等全業(yè)務(wù)制造領(lǐng)域覆蓋,且從電芯到PCS、BMS等核心部件基本為自主研發(fā)生產(chǎn)。

  海外渠道資源:10月比亞迪宣布將攜BYDCubeT28、CHESSPro儲充柜、EnergyPod等產(chǎn)品亮相英國國際太陽能&儲能展。公司自2014年進入英國市場以來,累計向英國客戶提供約1GWh的儲能系統(tǒng),英國是比亞迪重點布局市場。11月,全球最大單期儲能電站在美國西海岸成功投入商業(yè)運營。該獨立儲能電站使用的是比亞迪1500V的電網(wǎng)級儲能產(chǎn)品BYDCubeT28,儲能容量近1.7GWh。

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  報告來源:未來智庫

  報告出品方/作者:華安證券,尹沿技


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